Question

（15分）催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产需采用催化工艺。

（1）接触法制硫酸中采用V₂O₅作催化剂：

4FeS₂（s）＋11O₂（g）=2Fe₂O₃（s） ＋8SO₂（g）       △H＝―3412 kJ·mol^－1

2SO₂（g）＋O₂（g） 2SO₃（g）       △H＝―196.6 kJ·mol^－1

SO₃（g）＋H₂O（l）=H₂SO₄（l）          △H＝―130.3 kJ·mol^－1

以FeS₂为原料，理论上生产2mol H₂SO₄（l）所释放出的热量为        kJ。

（2）电子工业中使用的一氧化碳常以甲醇为原料通过脱氢、分解两步反应得到。

第一步：2CH₃OH（g）HCOOCH₃（g）＋2H₂（g）    △H>0

第二步：HCOOCH₃（g）CH₃OH（g）＋CO（g）     △H>0

①第一步反应的机理可以用图1所示。图中中间产物X的结构简式为           。

（1）“酸浸”中硫酸要适当过量，目的是：①提高铁的浸出率，②             。

（2）“还原”是将Fe^3＋转化为Fe^2＋，同时FeS₂被氧化为SO₄^2－，该反应的离子方程式为             。

（3）为测定“酸浸”步骤后溶液中Fe^3＋的量以控制加入FeS₂的量。实验步骤为：

准确量取一定体积的酸浸后的溶液于锥形瓶中，加入HCl、稍过量SnCl₂，再加HgCl₂除去过量的SnCl₂，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用K₂Cr₂O₇标准溶液滴定，有关反应方程式如下：

2Fe^3＋＋Sn^2＋＋6Cl^－＝2Fe^2＋＋SnCl₆^2－，

Sn^2＋＋4Cl^－＋2HgCl₂＝SnCl₆^2－＋Hg₂Cl₂↓，

6Fe^2＋＋Cr₂O₇^2－＋14H^＋＝6Fe^3＋＋2Cr^3＋＋7H₂O。

①若SnCl₂不足量，则测定的Fe^3＋量            （填“偏高”、“偏低”、“不变”，下同）。

②若不加HgCl₂，则测定的Fe^3＋量                。

（4）①可选用              （填试剂）检验滤液中含有Fe³⁺。产生Fe³⁺的原因是          （用离子反应方程式表示）。

②已知部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：

沉淀物	Fe（OH）3	Al（OH）3	Fe（OH）2	Mg（OH）2	Mn（OH）2
开始沉淀	2.7	3.8	7.5	9.4	8.3
完全沉淀	3.2	5.2	9.7	12.4	9.8

实验可选用的试剂有：稀HNO₃、Ba（NO₃）₂溶液、酸性KMnO₄溶液、NaOH溶液，要求制备过程中不产生有毒气体。请完成由“过滤”后的溶液模拟制备氧化铁的实验步骤：

a．氧化：                               ；

b．沉淀：                               ；

c．分离，洗涤；            

d．烘干，研磨。

Answer

（1）抑制Fe3+的水解 ；

（2）14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+ ；

（3）①偏低； ②偏高；

（4）①KSCN或 ，4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O；②a．向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b.滴加NaOH溶液，调节溶液为pH为3.2～3.8 。

【解析】

试题分析：（1）Fe3＋要水解，Fe3＋＋3H2OFe（OH）3＋3H＋，酸过量的另一个目的是抑制Fe3＋的水解；（2）先写出 参加氧化还原反应的式子：Fe3＋＋FeS2→Fe2＋＋SO42－，Fe3＋→Fe2＋↓1，FeS2→SO42－↑14，最小公倍数14，配平：14Fe3＋＋FeS2→15Fe2＋＋2SO42－，反应前有含氧的物质参加反应，根据信息只能是H2O，反应后生成H＋，反应前后所在电荷和原子守恒，14Fe3+ + FeS2 + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42— + 16H+ ；（3）①SnCl2不足，转化成Fe2＋的量就会减少，则消耗的K2Cr2O7的量就会减少，因此测定的Fe3＋量偏低；②不加HgCl2，过量的SnCl2会和K2Cr2O7发生反应，消耗的K2Cr2O7量增加，则测定的Fe3＋量将偏高；（4）①检验Fe3＋一般采用硫氰化钾或苯酚，颜色变成红色或紫色，证明Fe3＋的存在，滤液中有Fe3＋，可能是被空气中的氧气所氧化，溶液显酸性，因此反应的离子方程式：4Fe2＋＋O2＋4H＋＝4Fe3＋＋2H2O；②根据表中数据以及实验目的，Fe（OH）3先沉淀出来，要求制备过程中不产生有毒气体，所以不能采用HNO3、Ba（NO3）2做氧化剂，用酸性高锰酸钾把二价铁转化成三价铁，然后调节pH到3.2，使Fe（OH）3沉淀完全，因此a．向溶液中加入过量的酸性高锰酸钾溶液，搅拌；b.滴加NaOH溶液，调节溶液为pH为3.2～3.8 。

考点：考查物质的贮存、数据的处理、氧化剂的选择等知识。